淺談高層建筑的防雷設計

摘要：隨著現代社會的發展，建筑物的規模不斷擴大，其內各種電氣設備的使用日趨增多，尤其是計算機網絡信息技術的普及，建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設備。我國每年因雷擊破壞建筑物內電氣設備的事件時有發生，所造成的損失非常巨大。因此建筑物的防雷設計就顯得尤為重要。本文結合某高層建筑的實際情況，談談如何做好防雷設計。

關鍵詞：高層建筑 防雷設計

0 引言

近年來我國大量興建了許多高層建筑，建筑物內越來越多的裝備了各種信息化的電子、電氣設備，由于這些設備耐過電壓能力低，雷電高電壓以及雷電電磁脈沖侵入所產生的電磁效應、熱效應都會對系統和設備造成干擾或永久性損壞，這也是如今雷電災害事故頻繁發生、導致損失越來越大的一個原因。以上海為例，截至2006年底，僅陸家嘴金融貿易區已經建成商務樓宇112幢，總建筑面積789萬平方米。這些高層的建筑面積高達幾萬甚至幾十萬m2。由建筑物年預計雷擊次數公式N=KNgAe(詳見GB50057--94)可知，高層建筑比一般建筑遭雷擊的概率要大得多，而一旦遭受雷災，損失將非常嚴重，后果會不堪設想。因此，高層建筑的防雷設計，成了建筑領域十分關注的問題。本文將結合某高層建筑的實際情況，談談如何做好高層建筑的防雷設計。

1 工程概況

工程總用地面積為40.5畝，總建筑面積143000m(含地下建筑面積27000m)，建筑高度99.5m，主體建筑地上31層，地下2層。該建筑物主要功能為商、住，主樓的1~3層為商場及少量辦公，4層為技術層及住宅的社區服務，5~30層為高檔商品住宅。

2 防雷、接地及等電位聯結

該工程為二類防雷建筑物。接地型式為TN—S-C系統。防雷接地、變壓器中性點工作接地、保護接地、弱電設備接地均共用接地裝置，即利用建筑物結構基礎鋼筋網作為共用接地極，其實測接地電阻不得大于1Ω。

2.1 防雷接閃器 用—40×4鍍鋅扁鋼在各棟住宅樓頂部，沿女兒墻、樓梯間、電梯機房屋頂四周暗敷，并焊接連通成環狀作為避雷連接線，避雷短針(用Φ12鍍鋅圓鋼高600mm間距3m)與避雷連接線焊接連通作防雷接閃器。

因在C和D座住宅大樓頂部有高出屋面8m的玻璃棚鋼構架，且在C和D座的26-28層(距地81~90m)處，采用鋼結構聯結成一體，建有2層空中茶吧(長30m、寬8m、高9m)。故在C和D座屋頂鋼構架的頂端各加裝了一根Satelit／ESE6000型提前放電避雷針作接閃器，以便更好地保護空中茶吧。

所有屋面板(含裙房)內各2根≥Φ20的主鋼筋均相互焊接連通在屋面形成不大于10m×10m的網格，并就近與屋面避雷帶、避雷針及防雷引下線焊接連通。

2.2 引下線 利用結構柱內對角線2根(≥Φ20)主鋼筋，從上到下焊接連通，并作好專用標記，引下線間距≤18m。在每根引下線距室外地坪下-0.8m處焊接引出-50×5鍍鋅扁鋼(為防腐蝕，包裹水泥沙漿后)埋地伸向室外，距外墻距離≥1.5m(本工程在實際施工中已將其引至環狀焊接連通的施工保護用的護坡鋼樁，并與之焊接連通)。

防雷引下線其上端與接閃器(避雷帶、避雷網格、避雷針)，下端與接地裝置，中間與各層均壓環均相互焊接連通。

2.3 接地裝置 利用結構樁基基礎及承臺外側周邊內各2根(≥Φ20)主鋼筋相互焊接連通作垂直接地體，周邊地梁上部的2根(≥Φ20)主鋼筋相互焊接連通成環形水平接地體。網格狀的地梁內各2根、(≥Φ20)主鋼筋均相互焊接連通作為接地干線，與垂直接地體及環形水平接地體均相互焊接連通(并與所在處底板內主鋼筋焊接連通)作為共用接地裝置。接地電阻不得大于1Ω(實測為0.3Ω)。

2.4 均壓環 4層(即裙房屋頂)以上，每層利用外墻周邊圈梁內2根(≥Φ20)主鋼筋相互焊接連通作均壓環，并與經過的防雷引下線焊接連通，同時在該處與所在層樓板鋼筋網焊接連通。

2.5 等電位聯結 該工程等電位聯結包括以下幾部分：①住宅和商場屋頂的玻璃棚鋼結構及所有突出屋面的金屬構件、金屬爬梯、金屬屋面板、金屬欄桿均與屋面避雷帶焊接連通。②突出屋面的冷卻塔、風機、航空障礙燈等設備不帶電的金屬外殼及其支架、水管、風管、電線管等均與屋面避雷帶作等電位聯結。③空中茶吧的鋼屋面、鋼構架的上部及下部底端均多點分別與避雷帶、均壓環或防雷引下線焊接連通，并按結構要求在焊接處作軟彎(余量大于300mm)。④每層外墻的金屬欄桿、門窗等與均壓環連通(每一構件不少于兩處)。玻璃幕墻的支架、鋼龍骨等(每層、多點)與均壓環連通成等電位，以防側擊雷。⑤架空或埋地進出建筑物的所有金屬管道、金屬構件、電纜金屬外皮及其保護鋼管等，在進出建筑物處(通過與由基礎接地主鋼筋網焊接引出的200×200×6預埋鋼板相連通)與防雷接地裝置作等電位聯結。⑥各管道井及各電梯井所在處，均由基礎接地主鋼筋網焊接引出-40×4鍍鋅扁鋼與金屬管道及電梯導軌作等電位聯結。⑦住宅衛生間作輔助等電位聯結，并設置等電位聯結端子箱。⑧水泵房、冷凍機房均設有局部等電位聯結用端子板(用40×4鍍鋅扁鋼由基礎接地主鋼筋網焊接引出)。

2.6 柴油發電機房工作接地 室內環形接地干線采用50×5鍍鋅扁鋼，與柱上由基礎接地主鋼筋網焊接引出的4塊200×200×6預埋鋼板焊接連通，并與機房等電位聯結LEB端子板焊接連通。LEB端子板另外再與2根直接由基礎接地主鋼筋網焊接引出的50×5鍍鋅扁鋼焊接連通，以保障實測接地電阻不大于1Ω。

2.7 變電所工作接地 室內環形接地干線采用50×5鍍鋅扁鋼，與柱內8塊200×200×6預埋鋼板焊接連通(通過柱內2根≥Φ20主鋼筋與基礎接地主鋼筋網焊接連通而接地)，并與室內等電位聯結LEB端子板連通。另外再用2根50×5銅排直接由基礎接地主鋼筋網焊接引上與LEB端子板聯結(以保障接地電阻不大于4Ω)。各變壓器中性點均用50×5銅排與LEB端子板連通接地。

2.8 消控中心及各弱電機房工作接地 均直接從基礎接地主鋼筋網焊接引出，采用一根BVR-50mm2導線穿UPVC32管，暗敷引至各機房工作接地端子板。弱電豎井豎向通長敷設一根40×4銅排作為接地干線(由基礎接地主鋼筋網焊接引出)。

2.9 過電壓保護 變壓器高壓側裝有氧化鋅避雷器，低壓側裝有過電壓電涌保護器。高層屋頂電梯等設備的配電箱、高層住宅的各層總配電箱、消控中心及各弱電機房的配電箱均裝有過電壓電涌保護器。

3 結束語

對高層建筑物的防雷設計來講，每一個建筑物都有不同的設計方案，本文是針對某一高層建筑防雷設計的實際情況出發進行探討的，不能千篇一律的將其賦予每一個建筑物，確保防雷設計方案能夠做到合理有效，防止或者減少雷電事故的發生。

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